Конспект по технологии 8 класс двигатели постоянного тока

Обновлено: 09.07.2024

Цель: изучить устройство и принцип действия электрических двигателей различных конструкций; ознакомиться с принципом работы асинхронного двигателя (однофазного), и коллекторного.

- образовательная: углубить знания об устройстве и принципе действия электрических двигателей.

- развивающая: развитие умений и навыков в работе с электрическими машинами.

- воспитательная: формирование интереса к технике, грамотно пользоваться бытовой техникой.

Оборудование и материалы: асинхронный двигатель однофазного тока, коллекторный двигатель, набор инструментов, презентация, книги.

Тип урока: развивающий.

I. Вводная часть.

1. Повторение пройденного материала.

Расскажите о принципе действия электромагнитного реле.
Расскажите о назначении и разновидности контакторов.

II. Практическая часть.

Рассмотреть и записать паспортные данные коллекторного и асинхронного двигателя. (Рабочее напряжение, мощность двигателя, частота вращения ротора).
Класс делится на две группы.
Первой группе необходимо разобрать коллекторный двигатель, и разложить детали на верстаке.
Второй группе необходимо разобрать асинхронный двигатель и разложить детали на верстаке.

Для выполнения практической части учащимся предлагается инструкция к работе.

Снять крышку вентилятора охлаждения двигателя.
Снять вентилятор.
Вывернуть винты, стягивающие боковины двигателя.
Снять боковины двигателя.
Снять траверзу со щёткодержателями.
Отделить якорь от статора.
Разложить детали на верстаке.

Вопрос: какие трудности возникли при выполнении практической работы?

Ответы на ваши вопросы мы найдём в процессе нашего урока, где рассмотрим устройство и принцип действия электродвигателей различного типа.

Скажите, где в быту и промышленности применяются электродвигатели? (Электробритва, швейная машина, пылесос, электродрель, холодильник, электротранспорт, станки, и многое другое).

- Сначала рассмотрим устройство коллекторного электродвигателя. Коллекторный электродвигатель является универсальным и может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Принцип действия электродвигателя основан на взаимодействии проводника (якоря) с электрическим током и магнитным полем, создаваемым электромагнитом (индуктором). Механическая сила, возникающая при таком взаимодействии, заставляет вращаться якорь (ротор). Направление движения проводника с током определяется по правилу левой руки. Электрический двигатель с вращающимся валом был впервые сконструирован в 1834 г. русским физиком Б.С. Якоби (1801 – 1874).

Коллекторный двигатель состоит из: станины индуктора; якоря; вала якоря; коллектора; траверзы со щёткодержателями; боковыми крышками; выходными клеммами.

Такие двигатели подразделяются на:

Двигатели переменного тока, станина и сердечник которых, выполнены из листов электротехнической стали;
Двигатели постоянного тока, у которых названные детали изготавливаются сплошными.

Обмотка возбуждения электромагнита в двигателях переменного тока включается последовательно с обмоткой якоря. При таком соединении весь ток якоря проходит по обмотке возбуждения, обеспечивая большой пусковой момент двигателя.

Далее рассмотрим устройство асинхронного двигателя, принцип работы которого основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами, которые наводятся полем в проводниках коротко замкнутого ротора. Скорость вращения ротора не совпадает со скоростью вращения магнитного поля статора, поэтому такие двигатели называются асинхронными . Отставание вращения ротора относительно магнитного поля статора называется скольжением. Оно составляет 3-6 %. При скорости вращения магнитного поля 3000 об/мин, ротор вращается со скоростью 2800 об/мин. Если в статор двигателя уложено шесть обмоток (две пары полюсов), то поле статора вращается со скоростью 1500 об/мин, а ротор со скоростью 1400 об/мин.

Конструктивно асинхронный двигатель, как и всякая электрическая машина, состоит из двух основных частей: неподвижной части – статора и вращающейся части – ротора. Статор имеет три обмотки, расположенные на кольцевом сердечнике и смещённые в пространстве на 120º, а ротор имеет обмотку в виде многих коротко замкнутых витков, уложенных на цилиндрическом сердечнике. Обмотка ротора без сердечника похожа на беличье колесо и называется короткозамкнутой или обмоткой беличьего колеса. Она представляет собой стержни, замкнутые по торцам кольцами

Асинхронные двигатели имеют свои:

- преимущества – просты по устройству, надёжны в работе и применяются во всех отраслях народного хозяйства;

- недостатки – невозможность получения постоянного числа оборотов (по сравнению с коллекторными); при пуске имеют большой ток, чувствительны к колебаниям напряжения в сети. Из общего количества выпускаемых электродвигателей - 95% - асинхронные.

Квартирная электропроводка является однофазной. Поэтому для использования трёхфазного асинхронного двигателя в домашних условиях, необходимо подключать дополнительно конденсаторы. ( Радиотехнический элемент способный накапливать и отдавать электрический заряд)

Схемы включения трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть: а – при соединении фаз обмотки статора звездой; б – при соединении фаз обмотки статора треугольником.

Недостатком такого способа является использование дорогостоящих бумажных конденсаторов большой ёмкости (на каждые 100 Вт мощности, необходимо установить конденсаторы ёмкостью 10 мкФ на напряжение 250-450В

Наряду с трёхфазными асинхронными двигателями применяются однофазные асинхронные двигатели. Эти двигатели имеют на статоре две обмотки: рабочую и пусковую. Обмотки расположены под углом 90° относительно друг друга. При включении в сеть обмоток образуется вращающееся магнитное поле и короткозамкнутый ротор приходит во вращение так, как и у трёхфазного асинхронного двигателя. При этом появляется скольжение ротора и пусковая обмотка может быть отключена с помощью индукционного выключателя или специального реле.

Электрическая схема включения асинхронного однофазного двигателя в сеть

Практическая работа (продолжение).

Используется предложенная ранее инструкция по выполнению практической работы.

Определить, какой вид двигателя используется в механизмах на рисунках слайдов 16; 17.

Используя полученные знания изучить детали разобранных ранее двигателей, дать правильное название каждой детали.

Собрать коллекторный и асинхронный двигатель, используя схемы слайдов.

Проверить правильность сборки двигателей. Группы меняются рабочими местами, и оценивают работу , выполненную другими. Выставление оценок.

Уборка рабочих мест.

Приложение к уроку:

Чередование теоретической и практической части

Применение компьютерной презентации

Большую роль в изучении любого материала играет применение компьютерной техники. Разработанная мной презентация данного урока, где использована компьютерная анимация слайдов , позволяет в более доступной форме представить учащимся устройство электродвигателя.

В подведении итогов урока учащимся предложено самим определить, какой вид электродвигателя используется в промышленной и бытовой технике. Это поможет им в определённой жизненной ситуации.

Данный урок позволяет формировать логическое мышление, умение сравнивать, классифицировать, переносить знания в нестандартные ситуации, творчески мыслить, оценивать себя и других, применять полученные знания на практике.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Презентация к уроку технологии 8 класс "Электродвигатели"

Урок технологии 8 класс Тема урока"Технология установки врезного замка"

Цель урока: Ознакомить детей с приёмами , способами и инструментами , необходимыми для установки врезного замка.

Открытый урок по технологии по ФГОС "3D на уроках технологии" 5 класс

Открытый урок по технологии по ФГОС "3D на уроках технологии" 5 класс.Изготовление поделок из бросового материала.

Программа мастер-класса для учителей технологии по составлению разделов рабочих программ и технологических карт уроков в соответствии со ФГОС. Цель мастер-класса: повышение профессионального уро.

Технологическая карта урока технологии 8 класс (Технология ведения дома). Урок №6 (из 6) Тема урока: «Деловая игра "Защита творческих проектов"

Технологическая карта урока технологии 8 класс (Технология ведения дома). Урок №6 (из 6)Тема урока: «Деловая игра "Защита творческих проектов".

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 149

Калининского района Санкт-Петербурга

Учитель: Розыграев Владимир Анатольевич

Цель : познакомиться с основными характеристиками электрического тока, рассмотреть процесс его получения и варианты практического использования.

Формирование основных понятий связанных с электрическим током.

Формирование основных представлений по теме.

Организация групповой и индивидуальной работы.

Воспитание ответственного отношения к результатам работы в группе.

Формирование бережного отношения к здоровому образу жизни.

Технологии: Здоровьесберегающая, Индивидуализированное обучение.

Повторение пройденного материала.

Опрос (письменный или устный) по пройденному материалу:

Назовите известные вам виды энергии.

Какими преимуществами обладает электрическая энергия перед другими видами энергии?

Какие типы электростанций вам известны? Какие виды энергии в них преобразуются в электрическую?

Что такое, по вашему мнению, технический прогресс?

Какая область знания об электричестве называется электротехникой?

Изложение программного материала.

Иллюстративный рассказ учителя.

Электрическая энергия, которую использует человек, не существует в природе в готовом для потребления виде. Её нельзя откопать, как полезное ископаемое – нефть или уголь. Поэтому необходимую для производственных и бытовых нужд электрическую энергию человек научился получать из других видов энергии: механической, тепловой, световой, энергии химического процесса.

Устройство, преобразующее какую-либо энергию в электрическую, называется источником (рис. 52, с. 82).

Основная часть используемой человеком электроэнергии вырабатывается из механической энергии специальными электромеханическими машинами – электрогенераторами.

В электрогенераторе механическая энергия турбины – вращающегося колеса специальной конструкции – преобразуется в электрическую энергию. Турбина вращается силой падающей воды – на гидростанциях, паром – на тепловых электростанциях, силой ветра – на ветряных электростанциях, двигателем внутреннего сгорания – на борту самолёта.

Источником электрической энергии на космических станциях являются фотоэлементы, преобразующие солнечную энергию в электрическую.

Переносными источниками электрической энергии являются гальванические элементы, аккумуляторы, а также батареи из них. В них электрическая энергия получается за счёт химического процесса взаимодействия разнородных металлов с особым веществом – электролитом. Существуют ещё малогабаритные механические генераторы, работающие от мускульной силы рук или ног человека, например, генератор для велосипедной фары.

Электроэнергия передаётся при помощи потока мельчайших заряженных частиц – электрического тока. В природе обнаружено два вида зарядов, условно названных положительными и отрицательными. Вокруг каждого из зарядов существует электрическое поле, за счёт которого одноимённые заряды отталкиваются друг от друга, а разноимённые притягиваются друг к другу.

Направленное движение электрических зарядов называется электрическим током.

Вещества, пропускающие электрический ток, называются проводниками. Вещества, не пропускающие электрический ток, называют диэлектриками или изоляторами.

За направление электрического тока условно принято движение положительных зарядов, которые перемещаются от положительного полюса источника тока к отрицательному по проводнику, подключенному к полюсам.

Количество зарядов (q), протекающих через поперечное сечение проводника за единицу времени, называется силой тока (I):

Сила тока измеряется в амперах (А) – в честь французского учёного Андре Ампера.

В металлических проводниках ток образуется движением электронов, имеющих отрицательный заряд.

В газовой среде и жидкостях из-за более разреженной структуры вещества (в отличие от жёсткой кристаллической решётки металла) электрический ток образуется как за счёт электронов, так и за счёт ионов – положительных и отрицательных частиц атомов или молекул веществ.

Ток (или значение тока) условно оценивают числом электронов, проходящих по проводнику в течение 1 с. Число это огромно. Через нить накала горящей лампочки электрического карманного фонарика, например, ежесекундно проходит около 2 000 000 000 000 000 000 электронов. Вполне понятно, что характеризовать ток количеством электронов неудобно, так как пришлось бы иметь дело с очень большими числами. За единицу электрического тока принят ампер (сокращённо пишут А). Так её назвали в честь французского физика и математика А. Ампера (1775-1836 гг.), изучавшего законы механического взаимодействия проводников с током и другие электрические явления. Ток 1 А – это ток такого значения, при котором через поперечное сечение проводника за 1 с проходит 6 250 000 000 000 000 000 электронов.

Наряду с ампером применяют более мелкие единицы значения тока: миллиампер (пишут мА), равный 0,001 А, и микроампер (пишут мкА), равный 0,000001 А, или 0,001 мА. Следовательно, 1 А равен 1000 мА, или 1000000 мкА.

Приборы, служащие для измерения токов, называют соответственно амперметрами, миллиамперметрами, микроамперметрами. Их включают в электрическую цепь последовательно с потребителем тока, т. е. в разрыв внешней цепи. На схемах эти приборы изображают кружками с присвоенными им буквами внутри: А (амперметр), мА (миллиамперметр) и мкА (микроамперметр), а рядом пишут РА, что означает измеритель тока. Измерительный прибор рассчитан на ток не больше некоторого предельного для данного прибора. Прибор нельзя включать в цепь, в которой течёт ток, превышающий это значение, иначе он может испортиться.

Ток называется постоянным, если он не меняется с течением времени ни по величине, ни по направлению. Ток, у которого сила и направление периодически изменяются, называется переменным.

У вас может возникнуть вопрос: как оценить переменный ток, направление и значение которого непрерывно изменяются? Переменный ток обычно оценивают по его действующему значению. Это такое значение тока, которое соответствует постоянному току, производящему такую же работу. Действующее значение переменного тока составляет примерно 0,7 амплитудного, т. е. максимального значения.

Практическое использование электрической энергии основано на некоторых физических явлениях, которыми сопровождается прохождение тока через проводник. Тепловое действие электрического тока широко используют в работе осветительных и электронагревательных приборов. Магнитное действие используют в измерительных приборах, электромагнитных реле, электромагнитных телефонах и громкоговорителях, электрических генераторах и двигателях.

Прохождение постоянного электрического тока через жидкие среды сопровождается химическими реакциями. Это свойство широко используется в аккумуляторах, применяется в электрометаллургии, при электрохимической обработке материалов и в опреснителях морской воды.

Электрический ток в газовой среде вызывает свечение газа. На основе этого явления работают дуговые источники света (например, в прожекторах). Электрический разряд в воздухе сопровождается не только свечением, но и повышением температуры электродов, что используют для сварки и резки металлов.

Устройства, в которых происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии – свет, тепло, механическую и химическую энергию, - называются приёмниками или потребителями электрической энергии, а в электротехнике – нагрузкой (рис. 53).

Чтобы электрическое устройство (нагрузка) работало, его необходимо соединить с полюсами источника тока. На практике источник с нагрузкой часто соединяют с помощью дополнительных проводников, в быту и электротехнике называемых проводами.

То, о чём мы говорили сейчас: 1) источник электрической энергии, 2) нагрузка и 3) соединительные провода – всё это вместе называется электрической цепью.

Электрические двигатели постоянного тока — это непрерывные приводы, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. Двигатель постоянного тока достигает этого, создавая непрерывное угловое вращение, которое можно использовать для вращения насосов, вентиляторов, компрессоров, колес и т.д.

Двигатель постоянного тока

Наряду с обычными роторными двигателями постоянного тока имеются также линейные двигатели, способные производить непрерывное движение вкладыша. Существуют в основном три типа обычных электрических двигателей: двигатели переменного тока, двигатели постоянного тока и шаговые двигатели.

Двигатели переменного тока, как правило, используются в однофазных или многофазных промышленных мощных установках, в которых постоянный крутящий момент и скорость требуются для управления большими нагрузками, такими как вентиляторы или насосы.

В этом уроке по электродвигателям мы рассмотрим только простые двигатели постоянного тока и шаговые двигатели, которые используются во многих различных типах электронных схем, систем позиционного управления, микропроцессоров, PIC и роботизированных схем.

Типы двигателей постоянного тока

Серводвигатель — этот тип двигателя в основном представляет собой коллекторный двигатель постоянного тока с некоторой формой управления позиционной обратной связью, подключенной к валу ротора. Они подключены к контроллеру типа ШИМ и управляются им, и в основном используются в системах позиционного управления и радиоуправляемых моделях.

Обычные двигатели постоянного тока имеют почти линейные характеристики, скорость вращения которых определяется приложенным напряжением постоянного тока, а их выходной крутящий момент определяется током, протекающим через обмотки двигателя. Скорость вращения любого двигателя постоянного тока может варьироваться от нескольких оборотов в минуту (об / мин) до многих тысяч оборотов в минуту, что делает их пригодными для применения в электронике, автомобилестроении или робототехнике. При подключении их к коробкам передач или зубчатым передачам их выходная скорость может быть уменьшена, в то же время увеличивая крутящий момент двигателя на высокой скорости.

Жизнь современного человека невозможно представить без электрических двигателей. В нефтяной и газовой промышленности электродвигатель используется как часть насосной установки, погрузочных агрегатов, в транспортном и сельском хозяйстве для использования в качестве приводов механизмов, в домашних условиях мы привыкли к таким устройствам, как миксеры, кофемолки, кухонные комбайны. Одно из отличий в том, что одни работают при постоянном токе, другие - при переменном.

Конспект урока

ФИО учителя: Бекташева Э.И.

Дата: 30.01.2019

Предмет: Технология

Тема урока: Двигатели постоянного тока

Тип урока: урок открытия новых знаний.

Планируемые результаты:

Предметные: формирование представления об устройстве и принципе действия двигателей постоянного тока; самостоятельное выделение и формулирование познавательной цели; использование общих приѐмов решения задач; применение и преобразование знаково-символических средств, моделей и схем для решения задач; нахождение в различных источниках информацию, необходимую для решения проблем, и предоставление еѐ в понятной форме.

Метапредметные:

Регулятивные – умение самостоятельно вносить необходимые дополнения и коррективы в учебные действия; умение осознавать способы действий, приведших к успеху или не успеху.

Познавательные – умение проанализировать ход и способ действий, умение вести поиск и выделять необходимую информацию.

Коммуникативные – умение выстраивать самостоятельную деятельность, обосновывать свое решение.

Личностные: формирование собственной точки зрения, развитие рефлексии, умение адекватно реагировать на трудности и не бояться сделать ошибку.

Оборудование: проектор; презентация; материалы для практической работы, карточки-задания.

1. Организационный момент.

Здравствуйте, ребята! Давайте улыбнемся друг другу и пожелаем хорошей работы. Какую тему мы изучали на прошлом уроке? (Техника безопасности при работе с бытовыми электроприборами).

2. Актуализация опорных знаний.

1.На какие классы по своему назначению подразделяются электронагревательные приборы?

2.Какие электронагревательные приборы мы используем в повседневной жизни?

3.Как можно сэкономить электрическую энергию при использовании электронагревательных приборов?

4. Что нужно знать при покупке мощных электробытовых приборов?

5.Почему опасно оставлять без присмотра электронагревательные приборы?

6.Почему опасно школьнику работать в одиночку с элементами электрической цепи и бытовыми электроприборами?

Мы уже знакомы с различными осветительными устройствами, нагревательными приборами, которые используются в быту. Есть устройства, которые также используют электроэнергию, и установлены в автомобилях, в компьютерах и мобильных телефонах, в различных механических игрушках. Мы с вами познакомимся с теми электрическими машинами, которые заставляют механизмы двигаться.

Давайте определим тему нашего урока.

- Как вы думаете с чем мы сегодня будем знакомиться? (С двигателями постоянного тока).

- Что будем изучать? (Устройство двигателя).

Сегодня мы узнаем, как устроен коллекторный электродвигатель постоянного тока, познакомимся со схемами подключения электродвигателей.

4.Изучение нового материала

а) Рассмотрим устройство и принцип действия электродвигателя.

Коллекторный электродвигатель является универсальным и может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Принцип действия электродвигателя основан на взаимодействии проводника (якоря) с электрическим током и магнитным полем, создаваемым электромагнитом (индуктором). Механическая сила, возникающая при таком взаимодействии, заставляет вращаться якорь (ротор). Направление движения проводника с током определяется по правилу левой руки. Электрический двигатель с вращающимся валом был впервые сконструирован в 1934 году русским физиком Б.С. Якоби (1801-1874) (слайд 2).

Модель коллекторного электродвигателя показана на слайде 3.

Модель коллекторного электродвигателя: 1 — коллектор; 2 — щётки; 3 — рамка

Неподвижная часть электродвигателя – статор, представляющий собой постоянный магнит, который служит для создания постоянного магнитного поля. В двигателях постоянного тока этот электромагнит назвали обмоткой возбуждения. Между полюсами магнита расположен проводник в виде рамки 3, подключенный к источнику тока с помощью специального устройства, называемого коллектором.

Какие существуют способы подключения обмотки возбуждения?

Существует два способа подключения обмотки возбуждения – параллельное и последовательное, т.е. либо параллельно якорю электродвигателя, либо последовательно с ним.

При параллельном возбуждении число оборотов мало меняется с увеличением механической нагрузки на вал. Поэтому такие двигатели применяют для привода станков

В двигателях с последовательным возбуждением число оборотов резко уменьшается с увеличением механической нагрузки на вал. Это свойство позволяет использовать такие двигатели на электрическом транспорте (слайд 5).

Электродвигатель постоянного тока: а — с параллельным возбуждением;

б — с последовательным возбуждением; 1 — коллектор; 2 — щётки; 3 — рамка (якорь); 4 — обмотка возбуждения

Электромагнитное возбуждение двигателя дает возможность управлять числом оборотов ротора. Для этого необходимо изменить реостатом величину тока в цепи обмотки возбуждения, изменяя тем самым интенсивность магнитного поля.

б) Способы изменение частоты вращения вала электродвигателя (слайд 7).

- Путём изменения величины тока возбуждения статора. Чем больше сила тока в статоре, тем выше частота вращения вала электродвигателя.

- Путём изменения напряжения питания электродвигателя.

в) Преимущества электродвигателя (слайд 8).

- Отсутствие во время работы вредных выбросов

- Не требуют постоянного обслуживания

- Можно установить в любом месте

- Работают в условиях вакуума

- Не используют легковоспламеняющиеся вещества (бензин, дизельное топливо)

5.Контроль усвоения первичных знаний.

Работа с карточками с взаимопроверкой (слайд 9).

Выполните задания по карточкам. Поменяйтесь с соседом по парте карточками.

По критериям оценивания проведите взаимопроверку (слайд 10).

Карточка №1-А Карточка № 2-А

2 верных ответа – ставим 5 баллов, 3 верных ответа – ставим 5 баллов,

1 верный ответ – 4 балла, 2 верных ответа – 4 балла.

неполные ответы на вопросы – 3 балла. 1 верный ответ – 3 балла.

6.Физминутка. Упражнения для глаз (слайд 11).

— 15 колебательных движений глазами по горизонтали справа- налево.

— 15 колебательных движений глазами по вертикали: вверх-вниз.

— 15 вращательных движений глазами слева- направо.

— 15 вращательных движений глазами справа- налево.

7.Практическая работа №13.

а) Изучение устройства двигателя постоянного тока (слайд 12).

По плакатам и моделям изучите устройство и принцип действия коллекторного электродвигателя постоянного тока.

Определите названия и назначения входящих в двигатель основных узлов и деталей.

Читайте также: